半導体の製造工程
半導体の製造には、前工程と後工程に大きく分かれます。日本が電子立国と呼ばれていた時代、前工程と後工程の両方においてリーディングカンパニーでしたが、バブルの崩壊や金融危機、グローバル化を背景に後工程の多くは韓国を中心とした海外に進出しました。鵜飼いにたとえられますが、海外の半導体メーカーが頑張れば頑張るほど、前工程を中心とした日本企業が利益を出る仕組みを作りました。しかしながら、時代の流れは残酷なもので、現在は前工程に関しても今や海外が伸びてきており、この時代の流れは留まるどころか、どんどん進むだろうと見ています。
半導体製造の前工程と後工程
さて前工程はいわゆるウエハープロセスともいい、シリコンウエハーの表面にLSIチップを作る工程です。微細な加工や結晶の回復処理など、物理的・科学的なプロセスが主体です。具体的には、成膜工程、露光・現象、エッチング工程、不純物拡散工程の順番で作られていきます。
①成膜工程:ウェーハ上に薄膜を形成する。
②露光・現象工程:各種半導体素子の用途に応じた微細パターンを焼き付ける。
③エッチング工程:微細パターンにあわせて、不要な部分を削りだす
④不純物拡散工程:不純物を添加して、P型・N型の半導体領域を形成する
※②露光・現象工程とエッチング工程を合わせて、リソグラフィとよびます。
半導体製造の後工程
後工程は、ウエハー上に出来上がったLSIチップを個々に切り出し、パッケージ化するという組み立て、専用のパッケージに収納して出荷するまでの工程です。後工程は主にダイシング、マウント、ボンディング、モールド、マーキングと呼ばれる工程です。
①ダイシング:ウエハーをペレット状に切り分けます。切り出したウェーハをチップ(またはダイ)と呼びます。ダイヤモンドの刃(ブレード)のついたカッターでひとつひとつのチップに切り分けます。
②マウント:良品チップをリードフレームなどの回路基板にチップを固定する。
③ボンディング:チップとリードをつなぎ、外部と電気信号のやりとりができるようにする。
④モールド:チップを保護するため、樹脂などのケースに封止します。
⑤マーキング:パッケージに入れて実装できるようにリードを整形し、最後に刻印をする。
前工程と後工程の違い
大きな違いは、前工程は作業対象(ワーク)がシリコンウエハーの状態しかありませんが、後工程はシリコンウエハーであったり、チップであったり、パッケージされたチップであったりと多様なことです。そのためか後工程の場合は、製造装置メーカがそれぞれ専業化しているケースも多くあります。このようにプロセスに大きな違いがあるので、現在は前工程と後工程のファブは別個に作られているのが主流です。